用于换相开关永磁操作机构的硬件闭锁装置的制作方法

本发明涉及一种换相开关用设备，具体涉及一种用于换相开关永磁操作机构的硬件闭锁装置。

背景技术：

目前用于调节三相不平衡的换相开关，为了防止多相同时切入时造成短路问题，通常会通过软件控制的方式严格控制换相开关内部换相操作机构的执行，虽然软件的控制能够起到一定的作用，但是当操作机构发生故障时，则无法通过软件避免多相同时切入，因此，为了解决这一问题，提出了一种硬件闭锁装置，能够有效防止多相同时切入。

技术实现要素：

根据以上现有技术中的不足，本发明要解决的问题是：提供一种结构简单，设计合理，使用方便，实用性强，能够有效防止多相同时切入，提高安全性的用于换相开关永磁操作机构的硬件闭锁装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

所述的用于换相开关永磁操作机构的硬件闭锁装置，包括固定座，固定座两侧分别设置前壳盖和后壳盖，固定座前端设置凹槽，闭锁动作机构的一端设置在凹槽内，前壳盖、固定座、闭锁动作机构和后壳盖上对应设置有轴孔，前壳盖、固定座、闭锁动作机构和后壳盖组装完成后通过穿过轴孔的支撑轴进行固定，支撑轴与轴孔之间存在动作配合间隙；

所述的闭锁动作机构包括一体结构设置的电磁铁配合端部、检测开关配合端部和设置有轴孔的安装端部，电磁铁配合端部和检测开关配合端部之间设置有弹簧放置凹槽，闭锁动作机构底部的一端设置有凸出端部，闭锁动作机构底部的另一端设置有限位板，限位板与固定座的底部相配合，对应电磁铁配合端部在前壳盖和后壳盖之间设置电磁铁，对应检测开关配合端部在前壳盖和后壳盖之间设置检测开关，弹簧放置凹槽内安装弹簧，对应弹簧在电磁铁和检测开关下方的前壳盖和后壳盖之间设置挡板，电磁铁和检测开关连接逻辑控制芯片u1。

用于换相开关永磁操作机构的硬件闭锁装置能够有效防止多相同时切入，提高了安全性，避免了多相同时切入时造成短路问题，结构简单，设计合理，使用方便，实用性强。

所述的逻辑控制芯片u1的pb2引脚通过三极管q1、继电器k1和a相闭锁装置电磁铁接口p7连接a相闭锁装置电磁铁，逻辑控制芯片u1的pb1引脚通过a相闭锁装置检测开关信号量接口p8连接a相闭锁装置检测开关，pb1引脚和a相闭锁装置检测开关信号量接口p8的连接公共端连接电阻r5后接地；

所述的逻辑控制芯片u1的pb0引脚通过三极管q2、继电器k2和b相闭锁装置电磁铁接口p9连接b相闭锁装置电磁铁，逻辑控制芯片u1的pa7引脚通过b相闭锁装置检测开关信号量接口p10连接b相闭锁装置检测开关，pa7引脚和b相闭锁装置检测开关信号量接口p10的连接公共端连接电阻r6后接地；

所述的逻辑控制芯片u1的pa6引脚通过三极管q3、继电器k3和c相闭锁装置电磁铁接口p11连接c相闭锁装置电磁铁，逻辑控制芯片u1的pa5引脚通过c相闭锁装置检测开关信号量接口p12连接c相闭锁装置检测开关，pa5引脚和c相闭锁装置检测开关信号量接口p12的连接公共端连接电阻r7后接地；

所述的逻辑控制芯片u1的pa15引脚通过a相操作机构信号量接口p3连接a相操作机构分合闸检测开关，pa15引脚和a相操作机构信号量接口p3的连接公共端连接电阻r1后接地；逻辑控制芯片u1的pb3引脚通过b相操作机构信号量接口p4连接b相操作机构分合闸检测开关，pb3引脚和b相操作机构信号量接口p4的连接公共端连接电阻r2后接地；逻辑控制芯片u1的pb4引脚通过c相操作机构信号量接口p5连接c相操作机构分合闸检测开关，pb4引脚和c相操作机构信号量接口p5的连接公共端连接电阻r3后接地；

所述的逻辑控制芯片u1的pa2引脚和pa3引脚连接通信接口p6，所属的24v供电电源和3.3v供电电源通过24v供电接口p1和3.3v供电接口p2给逻辑控制芯片u1及整个电路供电。

进一步的优选，支撑轴的一端设置支撑轴挡板，支撑轴的另一端通过卡环固定，连接固定方便。

进一步的优选，挡板为直板结构，挡板通过前壳盖和后壳盖上对应设置的挡板槽孔固定，挡板与挡板槽孔通过过盈配合。安装固定方便。

进一步的优选，挡板为t字形结构，t字形结构挡板的两端通过前壳盖和后壳盖上对应设置的挡板槽孔固定，t字形结构挡板的两端凸出部分与前壳盖和后壳盖的厚度相对应，t字形结构挡板中间部分的厚度与前壳盖和后壳盖之间的距离相对应。安装固定方便，牢固性强。

进一步的优选，固定座、前壳盖和后壳盖通过螺栓固定，电磁铁和检测开关通过螺栓与前壳盖和后壳盖固定为一体。安装固定方便，省时省力，成本低。

进一步的优选，凸出端部的一侧为直形边，凸出端部的另一侧为弧形边。弧形边的设置方便分闸的操作，直形边的设置，在操作机构发生故障时，能够避免合闸，提高了使用安全性，实用性强。

进一步的优选，逻辑控制芯片u1的型号为stm32f030系列。

所述的用于换相开关永磁操作机构的硬件闭锁装置的分闸方法，包括以下步骤：

(1)操作机构向左移动，操作机构挤压闭锁动作机构的凸出端部，使闭锁动作机构绕支撑轴向上移动到达最高点，此时，闭锁动作机构的检测开关配合端部碰触到检测开关的触头，检测开关闭合，逻辑控制芯片u1的pb1引脚由低电平变为高电平；

(2)操作机构继续向左移动，弹簧复位，在弹簧的作用下，闭锁动作机构绕支撑轴向下移动，由最高点往下回落，检测开关配合端部与检测开关的触头分离，检测开关断开，逻辑控制芯片u1的pb1引脚由高电平变为低电平；

(3)通过逻辑控制芯片u1检测到一个电平的变化，并通过通信接口p6将闭锁开关信号量发送至换相控制板，判断分闸是否成功，若逻辑控制芯片u1未检测到电平的变化，则判断操作机构发生故障。

所述的用于换相开关永磁操作机构的硬件闭锁装置的合闸方法，包括以下步骤：

(1)逻辑控制芯片u1的pb2引脚输出高电平，继电器闭合，电磁铁吸合闭锁动作机构向上移动，当闭锁动作机构到达最高点时，闭锁动作机构的检测开关配合端部碰触到检测开关的触头，检测开关闭合，逻辑控制芯片u1检测到pb1引脚由低电平变为高电平，解锁成功；

(2)操作机构向右移动，执行合闸动作，当合闸动作完成后，逻辑控制芯片u1检测到pa15引脚由低电平变为高电平，逻辑控制芯片u1判断合闸完成；

(3)逻辑控制芯片u1的pb2引脚输出低电平，继电器断开，电磁铁断电，弹簧复位，在弹簧的作用下，闭锁动作机构向下移动，检测开关配合端部与检测开关的触头分离，检测开关断开，逻辑控制芯片u1的pb1引脚由高电平变为低电平，通过通信接口p6将闭锁开关信号量发送至换相控制板，合闸全部动作完成。

本发明所具有的有益效果是：

本发明所述的用于换相开关永磁操作机构的硬件闭锁装置结构简单，设计合理，使用方便，能够有效防止多相同时切入，避免了多相同时切入时造成短路问题，大大提高了安全性，具有较强的实用性。

附图说明

图1为本发明的装配示意图；

图2为本发明组装后的结构示意图；

图3为本发明的俯视图；

图4为本发明图3的a-a剖视图；

图5为本发明去除前壳盖的结构示意图；

图6为本发明去除后壳盖的结构示意图；

图7为本发明闭锁动作部件的结构示意图；

图8为本发明固定座的结构示意图；

图9为本发明固定座的俯视图；

图10为本发明挡板的结构示意图之一；

图11为本发明的电路示意图；

其中，1、前壳盖；2、挡板槽孔；3、电磁铁；4、挡板；5、弹簧；6、检测开关；7、螺栓；8、后壳盖；9、卡环；10、闭锁动作机构；11、凹槽；12、固定座；13、轴孔；14、支撑轴；15、支撑轴挡板；16、动作配合间隙；17、电磁铁配合端部；18、弹簧放置凹槽；19、检测开关配合端部；20、安装端部；21、限位板；22、凸出端部。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例做进一步描述：

如图1-图10所示，本发明所述的用于换相开关永磁操作机构的硬件闭锁装置，包括固定座12，固定座12两侧分别设置前壳盖1和后壳盖8，固定座12前端设置凹槽11，闭锁动作机构10的一端设置在凹槽11内，前壳盖1、固定座12、闭锁动作机构10和后壳盖8上对应设置有轴孔13，前壳盖1、固定座12、闭锁动作机构10和后壳盖8组装完成后通过穿过轴孔13的支撑轴14进行固定，支撑轴14的一端设置支撑轴挡板15，支撑轴14的另一端通过卡环9固定，支撑轴14与轴孔13之间存在动作配合间隙16；

所述的闭锁动作机构10包括一体结构设置的电磁铁配合端部17、检测开关配合端部19和设置有轴孔13的安装端部20，电磁铁配合端部17和检测开关配合端部19之间设置有弹簧放置凹槽18，闭锁动作机构10底部的一端设置有凸出端部22，其中，凸出端部22的一侧为直形边，凸出端部22的另一侧为弧形边,闭锁动作机构10底部的另一端设置有限位板21，限位板21与固定座12的底部相配合，对应电磁铁配合端部17在前壳盖1和后壳盖8之间设置电磁铁3，对应检测开关配合端部19在前壳盖1和后壳盖8之间设置检测开关6，弹簧放置凹槽18内安装弹簧5，对应弹簧5在电磁铁3和检测开关6下方的前壳盖1和后壳盖8之间设置挡板4，电磁铁3和检测开关6连接逻辑控制芯片u1。

所述的固定座12、前壳盖1和后壳盖8通过螺栓7固定，电磁铁3和检测开关6通过螺栓7与前壳盖1和后壳盖8固定为一体。

所述的挡板4有两种结构，一种是为直板结构，挡板4通过前壳盖1和后壳盖8上对应设置的挡板槽孔2固定，挡板4与挡板槽孔2通过过盈配合。另一种是为t字形结构，t字形结构挡板4的两端通过前壳盖1和后壳盖8上对应设置的挡板槽孔2固定，t字形结构挡板4的两端凸出部分与前壳盖1和后壳盖8的厚度相对应，t字形结构挡板4中间部分的厚度与前壳盖1和后壳盖8之间的距离相对应。

如图11所示，本发明所述的逻辑控制芯片u1的pb2引脚通过三极管q1、继电器k1和a相闭锁装置电磁铁接口p7连接a相闭锁装置电磁铁，逻辑控制芯片u1的pb1引脚通过a相闭锁装置检测开关信号量接口p8连接a相闭锁装置检测开关，pb1引脚和a相闭锁装置检测开关信号量接口p8的连接公共端连接电阻r5后接地；

所述的逻辑控制芯片u1的pb0引脚通过三极管q2、继电器k2和b相闭锁装置电磁铁接口p9连接b相闭锁装置电磁铁，逻辑控制芯片u1的pa7引脚通过b相闭锁装置检测开关信号量接口p10连接b相闭锁装置检测开关，pa7引脚和b相闭锁装置检测开关信号量接口p10的连接公共端连接电阻r6后接地；

所述的逻辑控制芯片u1的pa6引脚通过三极管q3、继电器k3和c相闭锁装置电磁铁接口p11连接c相闭锁装置电磁铁，逻辑控制芯片u1的pa5引脚通过c相闭锁装置检测开关信号量接口p12连接c相闭锁装置检测开关，pa5引脚和c相闭锁装置检测开关信号量接口p12的连接公共端连接电阻r7后接地；

所述的逻辑控制芯片u1的pa15引脚通过a相操作机构信号量接口p3连接a相操作机构分合闸检测开关，pa15引脚和a相操作机构信号量接口p3的连接公共端连接电阻r1后接地；逻辑控制芯片u1的pb3引脚通过b相操作机构信号量接口p4连接b相操作机构分合闸检测开关，pb3引脚和b相操作机构信号量接口p4的连接公共端连接电阻r2后接地；逻辑控制芯片u1的pb4引脚通过c相操作机构信号量接口p5连接c相操作机构分合闸检测开关，pb4引脚和c相操作机构信号量接口p5的连接公共端连接电阻r3后接地；

所述的逻辑控制芯片u1的pa2引脚和pa3引脚连接通信接口p6，所属的24v供电电源和3.3v供电电源通过24v供电接口p1和3.3v供电接口p2给逻辑控制芯片u1及整个电路供电。逻辑控制芯片u1的型号为stm32f030系列。

所述的用于换相开关永磁操作机构的硬件闭锁装置的分闸方法(以a相为例)，包括以下步骤：

(1)操作机构向左移动，操作机构挤压闭锁动作机构10的凸出端部22，由于凸出端部22的内侧为弧形边，所以能够使闭锁动作机构10绕支撑轴14向上移动到达最高点，闭锁动作机构10在向上移动过程中，弹簧5在挡板4的阻挡作用下逐渐被压缩，当到达最高点时，闭锁动作机构10的检测开关配合端部19碰触到检测开关6的触头，检测开关6闭合，逻辑控制芯片u1的pb1引脚由低电平变为高电平；

(2)操作机构继续向左移动，当操作机构与凸出端部22脱离时，被压缩的弹簧5复位，在弹簧5的作用下，闭锁动作机构10绕支撑轴14向下移动，由最高点往下回落，检测开关配合端部19与检测开关6的触头分离，检测开关6断开，逻辑控制芯片u1的pb1引脚由高电平变为低电平；

(3)通过逻辑控制芯片u1能够检测到一个电平的变化，并通过通信接口p6将闭锁开关信号量发送至换相控制板，同时通过逻辑控制芯片u1判断分闸操作是否成功，若逻辑控制芯片u1检测到pa15引脚由高电平变为低电平，则判断分闸完成；若逻辑控制芯片u1未检测到电平的变化，则判断操作机构发生故障。

所述的用于换相开关永磁操作机构的硬件闭锁装置的合闸方法(以a相为例)，包括以下步骤：

(1)换相开关控制板将当前执行的合闸操作，通过通信接口p6发送至闭锁装置逻辑控制芯片u1，逻辑控制芯片u1执行当前相的操作，逻辑控制芯片u1的pb2引脚输出高电平，继电器k1闭合，电磁铁3吸合闭锁动作机构10向上移动，闭锁动作机构10在移动过程中，弹簧5在挡板4的阻挡作用下逐渐被压缩，当闭锁动作机构10到达最高点时，闭锁动作机构10的检测开关配合端部19碰触到检测开关6的触头，检测开关6闭合，逻辑控制芯片u1检测到pb1引脚由低电平变为高电平，解锁成功；

(2)操作机构向右移动，执行合闸动作，当合闸动作完成后，逻辑控制芯片u1检测到pa15引脚由低电平变为高电平，逻辑控制芯片u1判断合闸完成；

(3)合闸完成，逻辑控制芯片u1的pb2引脚输出低电平，继电器k1断开，电磁铁3断电，被压缩的弹簧5复位，在弹簧5的作用下，闭锁动作机构10向下移动，检测开关配合端部19与检测开关6的触头分离，检测开关6断开，逻辑控制芯片u1的pb1引脚由高电平变为低电平，通过通信接口p6将闭锁开关信号量发送至换相开关控制板，合闸全部动作完成。

当操作机构发生故障，不能维持分闸状态时，操作机构会向右运动自行合闸，此时会由于闭锁动作机构10左侧的直形边的阻挡不能继续合闸，若在此中情况下执行合闸操作，由于操作机构会对闭锁动作机构10产生的相对的阻碍作用力，使得电磁铁3所产生的吸力不足以拉动闭锁动作机构10向上移动，因此检测开关6不会产生电平变化，逻辑控制芯片u1判断解锁失败，同时会将故障信息发送至换相开关控制板。

本发明结构简单，设计合理，使用方便，能够有效防止多相同时切入，当三相同时安装闭锁装置时，换相开关控制板会通过逻辑控制芯片确保只有一路电磁铁处于供电状态，进而确保只有一相处于合闸状态，安全性高，具有较强的实用性。

本发明并不仅限于上述具体实施方式，本领域普通技术人员在本发明的实质范围内做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。